【干貨】DCS故障那些坑：降低不必要的損失很重要

DCS系統(tǒng)是由系統(tǒng)軟、硬件、操作臺盤及現(xiàn)場儀表組成的。系統(tǒng)中任何環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題，均會導致系統(tǒng)部分功能失效或引發(fā)控制系統(tǒng)故障，嚴重時會導致生產(chǎn)停車。

至于停車……帶來的損失肯定不小。

實際上，相當多的DCS故障是由一些日常的小細節(jié)引起，在日常應用中，如果加強對這些小細節(jié)的管控，則可以避免相當多DCS故障帶來的損失。

那么都有哪些需要注意的呢？小編仔細的整理了相關內(nèi)容，希望能對大家有所幫助。

故障來源有哪些？

首先大家先看一下DCS經(jīng)常出現(xiàn)哪些故障來源。

人為操作失誤

DCS技術發(fā)展到今天已比較成熟，模塊化程度也比較高，統(tǒng)計顯示硬件本身出現(xiàn)故障的概率相對較低，所以DCS自身軟硬件故障多半是人為造成的：由于配置不當、操作不當?shù)热藶橐蛩卦斐傻墓收蠈乙姴货r。

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電源故障

在自動化儀表運行的過程中，一旦發(fā)生系統(tǒng)電源故障，就會給DCS系統(tǒng)帶來致命威脅。插頭接觸不良、備用電源無法自投、斷路器容量不足、自動化儀表線路負載不匹配、供電線路事故和電路元件損壞等問題的存在都會導致系統(tǒng)電源故障的發(fā)生。常見影響包括電源中斷、電壓暫降、過電壓、欠電壓等。電壓過高容易燒壞板卡，而電壓不足則容易導致板卡無法正常工作，出現(xiàn)板卡故障燈報警、信號輸出異常等現(xiàn)象。電源中斷直接導致DCS系統(tǒng)癱瘓。

電磁干擾

DCS應用領域的行業(yè)特點，決定了DCS系統(tǒng)大多處在強電設備所形成的惡劣電磁環(huán)境中，在應用中消除干擾源和提高DCS系統(tǒng)自身的抗干擾能力往往是不切實際的。

接地不良

接地不良容易導致DCS在受到電磁干擾時出現(xiàn)信號跳變、信號漂移，嚴重時可能導致板卡受損。

溫濕度影響

高溫、低溫、干燥、潮濕的工作環(huán)境都會給系統(tǒng)帶來巨大的影響，DCS組件容易受這些環(huán)境的影響而失效或性能降低。有實驗表明，對模擬量卡件，溫度每變化10℃，精度將降低0.1%；而相對濕度超過65%，就會在物體表面形成一層水膜，使絕緣劣化，并加快腐蝕；相對濕度太低，合成材料容易變脆、收縮、表面龜裂易于損壞。

靜電影響

絕緣材料表面容易積累靜電：由于目前板卡都使用大規(guī)模集成電路，芯片耐壓性較弱，所以靜電放電可能導致板卡芯片故障。而這種損害具有一定的隱蔽性、潛伏性，容易被忽視。

腐蝕影響

現(xiàn)場的腐蝕性氣體，以及一些建在海邊（如核電站）受海風腐蝕，對于DCS板卡和操作站計算機等的影響往往是致命的。腐蝕比較嚴重的工業(yè)環(huán)境，往往會造成DCS板卡和計算機主板上的電子元器件發(fā)生短路，導致設備硬件受損。

雷電影響當控制室建筑物的防直擊雷裝置在接閃時，強大的瞬間雷電流通過引下線流入接地裝置，會使局部的地電位浮動，如果防雷的接地裝置是獨立的，它和控制系統(tǒng)的接地極如沒有足夠距離時，則兩者之間會產(chǎn)生放電(反擊)，從而對控制室內(nèi)的DCS產(chǎn)生干擾或損壞。

其他危害

包括灰塵和鼠害等，這些都會對DCS設備及線路造成嚴重損壞。

故障問題如何預防？

首先，在DCS安裝之前必須重視工程設計及施工階段的工作。如防雷電影響，接地屏蔽等，在DCS投運后對這些進行改造比較困難，因此出現(xiàn)問題后改造遠不如出現(xiàn)問題之前做好相應的措施。設計上應選擇合理的接地結(jié)構，如采用等電位單點接地方式；施工時應參照相關標準規(guī)范使用正確的接地連接方法。

其次，一些應用中發(fā)現(xiàn)的問題，應及時對現(xiàn)場進行改造。如電磁干擾問題，比較有效的措施是切斷干擾源和DCS之間的傳播途徑。如控制室采用格柵型屏蔽，在信號線纜上加裝濾波裝置，確保信號線纜和電源線纜布線時遵循相應的標準規(guī)范，安裝SPD裝置防止雷電浪涌侵入等。

第三，必須嚴格按照規(guī)范進行操作。如針對靜電問題，需要嚴格執(zhí)行插拔卡件時要戴上防靜電腕帶的原因；使用專用的防靜電袋存放板卡等備件等。

第四，日常DCS應用中需要注意：

(1)定期對DCS系統(tǒng)電源進行檢查，對于冗余電源系統(tǒng)要定期進行切換實驗工作。同時對UPS電源進行定期的切換檢查，對電池應按照要求進行定期放電充電。定期檢查網(wǎng)絡接頭和各連接線是否牢固，控制柜內(nèi)的各接線端子是否牢固可靠。定期檢查系統(tǒng)風扇是否工作正常，風道有無阻塞，以確保系統(tǒng)能長期可靠地運行。經(jīng)常檢查控制單元、I/O模塊、其他模塊等的工作是否正常。定期檢查接地是否牢固，測試接地電阻是否符合要求。

(2)定期檢查控制器、計算機等的工作負荷，并注意是否有升高現(xiàn)象。定期檢查硬盤，并刪除零碎文件，歷史文件經(jīng)常進行外設歸檔備份。

(3)對于DCS系統(tǒng)和其他系統(tǒng)的接口，建議在其他系統(tǒng)側(cè)的網(wǎng)關站上，加裝病毒防火墻，并及時更新病毒庫。同時及時更新操作系統(tǒng)的補丁，提高系統(tǒng)的安全性。

(4)在運行時，原則上不再進行軟、硬件的改動。

(5)對DCS系統(tǒng)所有的修改，無論是組態(tài)軟件、系統(tǒng)軟件還是文件屬性等，都應在工程師站(記錄本)有詳細的文字記錄。每次改動組態(tài)后都要進行把主站拷貝到副站的工作。

(6)應定期讓所有的操作員站重新啟動一次，以消除計算機長期運行的累計誤差。養(yǎng)成定期備份組態(tài)軟件的習慣，每次更新點目錄后應該把工程師站組態(tài)安裝目錄下的所有文件拷貝到各個操作員站的相應目錄中，否則工程師站的損壞可能會導致系統(tǒng)無法更新點目錄。

(7)DCS控制室要保證在合適的溫度、濕度、灰塵度。應定期檢查工作環(huán)境和通風狀況，避免通風散熱不良導致的硬件故障或硬件加速老化， 一般每一個季度應該給操作員站和DPU站進行吹灰一次。

第五，要重視預防性維護，即有計劃地進行主動性維護，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。利用每次大修對系統(tǒng)進行預防性的維護，以掌握系統(tǒng)運行狀態(tài)，消除故障隱患。大修期間對DCS系統(tǒng)應進行徹底的維護，內(nèi)容包括：

(1)系統(tǒng)供電、接地系統(tǒng)檢修檢查。定期檢查UPS電池容量和充放電時間，對接地極進行接地電阻測試。

(2)在工藝允許前提下，定期對冗余電源、服務器、控制器、通訊網(wǎng)絡等進行冗余測試。

(3)對系統(tǒng)卡件進行點檢。徹底檢查和整理以延長設備的壽命 。

(4)操作站、控制站停電檢修。包括計算機內(nèi)部、控制站機柜、電源箱等部件的灰塵清理。

(5)對電腦軟硬件及系統(tǒng)進行維護。如磁盤整理。硬盤數(shù)據(jù)備份，軟硬件測試等等 。

(6)對系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信的維護，確保可靠連接。

(7)系統(tǒng)接線端子緊固，防止接線松動。檢查保險端子正常。

(8)對現(xiàn)場儀表設備進行檢修，發(fā)現(xiàn)問題及時處理。

最后，一定要認真對待操作日志和故障診斷記錄。

出了故障怎么辦？

嚴格的防范并不能徹底杜絕故障，使用中由于各種因素，故障還是有幾率出現(xiàn)的。那么DCS系統(tǒng)一旦出現(xiàn)故障，用最短時間準確分析和診斷故障部位和原因是當務之急。根據(jù)專家的經(jīng)驗，可以按照下列思路進行排查：

(1)徹底分析癥狀，這是排除故障的基礎，需注意其他人關于癥狀的報告是否準確，最可靠的辦法是親自觀察或再現(xiàn)癥狀。

(2)分析故障在什么情況下發(fā)生，發(fā)生在系統(tǒng)調(diào)試、聯(lián)調(diào)階段，還是正常運行、預防性維護或者診斷程序的過程中。這有助于重現(xiàn)故障并且隔離故障。

(3)了解是否做過一些更改。若系統(tǒng)之前工作正常，是否做過任何更改？包括任何硬件、軟件或接線的更改。

(4)查看各板卡指示燈是否有故障報警的顯示。

(5)縮小故障排查范圍 可以使用標準信號發(fā)生器將標準信號（如 4～20mA信號）輸入板卡，在上位機畫面上查看信號顯示是否正確，從而確定該板卡是否正常。

(6)通過插拔板卡或使用備件替換來判斷板卡本身是否存在問題。板卡需要支持熱插拔。注意重要板卡或非冗余板卡的插拔可能引起信號顯示或輸出異常。

(7)查看是否為暫時性或僅出現(xiàn)一次的問題。如果是偶然出現(xiàn)，有可能系統(tǒng)受到了干擾這種類型的問題很 難追 蹤，且需要耗費很長時間，還可能需要特殊技術和專用測試設備。

(8)查看操作日志和歷史故障診斷記錄。操作日志可以幫助了解故障發(fā)生前后的軟件操作情況，排查是否存在人為的誤操作；通過歷史故障診斷記錄則可以了故障發(fā)生前后其他設備是否存在異常。